Морские скрубберы для судов на дизельных и мазутных двигателях
Завод газоочистного оборудования «ПЗГО» предлагает к расчету, изготовлению, доставке и введению в эксплуатацию судовые скрубберы для морских судов гражданского и военного назначения.
Индивидуальный физико-химический расчет, учитывающий кислотность, температуру и другие свойства воды и условия использования фильтрационных установок. Быстрая аккуратная доставка скрубберных систем до любого судостроительного завода, сухого или корабельного дока России, СНГ и Зарубежья.
Обоснование необходимости использования морских скрубберов
Проблема загрязнения окружающей среды стоит все острее не только на суше, но и в акваториях. Увеличение масштабов экономического сотрудничества ведет к производству все более вместительных судов: нефтяных и газовых танкеров, контейнеровозов, сухогрузов.
Подавляющее большинство грузовых судов использует традиционные дизельные установки, а военные корабли нередко приводятся в движение газовыми турбинами, работающими на мазуте.
Мазуты – тяжелые остаточные фракции переработки нефти (и их смеси) – нередко используются в качестве топлива для котельных (топочный мазут), а также тихоходной техники и военных кораблей (флотский мазут).
Разумеется, сжигание – и мазута, и дизельного топлива – сопряжено с высоким уровнем загрязнения воздушного и морского бассейна разрушительными выбросами, среди которых особую опасность представляют оксиды серы (SOx), окислы азота (NOx), альдегиды, безпирен, производные антрацена, угарный газ и твердая пыль – сажа. Все выхлопы тяжелее воздуха рано или поздно оседают на водную гладь и в значительной степени вредят обитателям моря и экологии в целом.
Несколько сантиметров – именно такое расстояние может пройти крупный круизный лайнер на 1 литре дизельного топлива. Только представьте объем выхлопа, который создает сжигание полного бака топлива!
Помимо основных судовых энергетических установок (СЭУ), практически все суда, лайнеры, танкеры, ролкеры, лихтеровозы, балкеры и контейнеровозы оборудованы дополнительным оборудованием – нагревателями, второстепенными энергетическими контурами и отопительными котлами – выбросы которых также нуждаются в тщательной очистке.
Общий принцип работы скрубберов мокрого действия
Для нейтрализации выхлопных газов в индустриальной и энергетической промышленности, как правило, используются мокрые насадочные (пенные, барботажные) и безнасадочные скрубберы (орошаемые циклоны).
Принципиальная схема газоочистного аппарата вихревого действия. Для простоты на схеме изображена одна форсунка, хотя их число может доходить до десятка и выше. Туманоуловитель и контактный слой представлены лопастями вентиляторов, хотя их конструкции также могут быть очень разнообразны. Для более детального ознакомления с принципами действия и видами гзоочистных установок, пожалуйста, проследуйте на соответствующие страницы нашего сайта или посетите наш каталог оборудования мокрой очистки газов.
Морской судовой скруббер (marinescrubber), чье предназначение заключается в эффективной нейтрализации выхлопных газов от дизельтоплива или мазута, в целом, схож с гражданскими моделями устройств пылегазоочистки в базовом принципе действия.
Особенности проектирования
Стоит отметить, что проектирование скруббера для морских судов и кораблей, все же, имеет некоторые отличия.
Крайне целесообразно проводить расчет газоочистительного аппарата, учитывая практически неограниченное количество морской или речной воды, которая может играть роль эффективного абсорбента, а также участвовать в теплообменных процессах.
Схематичное представление установки, работающей по принципу открытого (сквозного) забора воды
Схематичное представление газоочистной секции с закрытым (внутренним) контуром
Видео-демонстрация работы аппаратов с открытым (слева) и закрытым (справа) контуром забора воды
Открытые, закрытые и комбинированные контуры
Тип
Особенности
Рекомендации по использованию
Сквозной тип
Использование морской воды естественной кислотности в качестве буфера прямоточной подачи. Отсутствие требований по реагентам и пресной воде
Открытые воды с высокой или умеренной кислотностью
Минимальные требования по подготовке воды. Буферизация с применением абсорбентов
Водные бассейны с низкой кислотностью: устья рек, порты, озера, каналы, бухты, континентальные водные артерии, а также зоны запрета слива жидкого балласта и льяльных вод
Возможность работы как в закрытом, так и в открытом режиме. Максимальная гибкость оборудования
Карта кислотности поверхностных вод Мирового океана
Конфигурации подвода газов
Многопоточный подвод газов
Один источник загрязнения обрабатывается одним скруббером
Несколько источников загрязнения обрабатываются одной скрубберной системой
Низкая стоимость установки в рамках перекомплектации судна
Минимальное вмешательство в систему трубопроводов
Оптимизация каждого аппарата под отдельный источник загрязнения
Установка в условиях ограниченной высоты выхлопной трубы
Рационален там, где невозможно установить несколько небольших газоочистных установок в силу нехватки места
Уменьшает требуемое количество вспомогательного оборудования в целом
Уменьшает общие затраты на пылегазоочистное оснащение
ООО «ПЗГО» осуществит монтаж скруббера на судне под ключ. Имеем технологические линии полного цикла, которые позволяют производить сопутствующее оборудование и коммуникации: промышленные холодильники, кондиционеры, рекуператоры тепла, воздуховоды, короба, газоходы.
Заказ на оборудование
По любым вопросам, касающимся проектирования, изготовления, доставки и монтажа морских скрубберов для гражданского и военного флота или для обсуждения возможности профессионального сотрудничества, пожалуйста, заполняйте опросный лист или связывайтесь с ООО «ПЗГО» любым удобным способом.
Тяжелое судовое топливо, мазуты, содержат большое количество серы. Сгорая, сера загрязняет окружающую среду, образуя диоксид серы SO2. С 1 января 2020 года начали действовать нормы Международной Морской Организации (IMO), направленные на уменьшение вредных выбросов с судов за счет сокращения содержания серы в судовом топливе до 0,5%. Чтобы не попасть под санкции, судовладельцам пришлось выбирать – перейти на более дорогое низкосернистое топливо (которое в итоге оказалось пока что не насколько уж и дорогим), переоборудовать двигательные установки под использование сжиженного природного газа или очищать выхлопные газы судов, продолжая использовать высокосернистое топливо.
Последний способ до недавнего времени представлялся наиболее рентабельным. Для очистки выхлопных газов на судах применяют специальные устройства – скрубберы.
Рынок предлагает большое количество газоочистителей мокрого действия (они используют забортную воду для очищения выхлопных газов). Такие скрубберы различаются по строению: они могут быть с открытым и замкнутым циклом, гибридные, встроенные, пристроенного типа (U-type).
Скрубберы с открытым циклом
Подходят для судов, работающих в открытых морях. Система берет воду с кингстонного ящика и качает ее через скруббер, очищая бОльшую часть серы из выхлопных газов, а затем выливает воду за борт (в основном без загрязнения для окружающей среды).
Скрубберы закрытого цикла
Подходят для судов, которые заняты в районах контроля выбросов с судов или часто заходят в порты. Работа этой системы похожа на работу скруббера открытого цикла, только вода не уходит за борт, а остается на судне. Позже в подходящем порту получаемый сладж (примесь, которая остается после очистки топлива) сдается.
Гибридная система
Система подороже, она совмещает в себе открытый и закрытый цикл, что в перспективе удобнее и экономичнее.
Встроенные
Устанавливается в главный двигатель вместе с трубой выхлопных газов. Часто используется на пассажирских судах и контейнеровозах.
U-type
Газоочистители этого типа стали популярны, так как могут быть пристроены к выхлопной трубе и не требуют ее перепланирования. Этот тип устанавливается быстрее, чем встроенный, так как установка спроектирована и построена заранее.
Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.
Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.
Типы промышленных газообразных выбросов
В настоящее время существенно увеличились требования законодательства и нормативных отраслевых актов по охране окружающей среды. Каждое предприятие, выбрасывающее в нее различные загрязнители, платит за загрязнение окружающего воздуха, если они не превышают установленные нормативы. В случае превышения нормативов на такие предприятия налагают штрафные санкции вплоть до приостановки производства. Для очистки промышленных газообразных отходов используются газоочистительные аппараты.
В зависимости от характера газовые выбросы могут быть следующих типов:
Скруббер используется не только для очистки промышленных газов с твердыми загрязнителями, он успешно работает и во время улавливания газообразных загрязнителей. Аппарат мокрой очистки намного эффективнее, чем такой же аналог с сухой очисткой. Полые скрубберы работают при гидравлическом сопротивлении до 25 мм вод. ст., в состоянии улавливать твердые частицы Ø ≥ 10 мкм. Если на него дополнительно установить трубки Вентури, то скруббер в состоянии улавливать пыль диаметром до 1 мкм, при этом гидравлическое сопротивление возрастает до 1000 мм вод. ст.
Устройство и принцип работы скруббера
В переводе с английского скруббер обозначает «чистить», «скрести», используется как для очистки загрязненного воздуха или в технологических целях для охлаждения и увлажнения газов. Функционирование скруббера позволяет выполнять промывку полезных ископаемых. Могут быть прямоточными барабанными цилиндрической или конической формы. Внутри барабана загружаемый материал перемещается при помощи лопастей или спиралей, промывается подаваемой под давлением водой, при этом глинистые примеси вымываются и удаляются.
Прямоточный скруббер используется для очистки легко- и среднепромывистых составов, в них материалы и вода двигаются в одном направлении. В противоточных скрубберах материал и вода движутся в противоположных направлениях, за счет чего повышается интенсивность промывки. Но чаще всего скруббер используется для очистки от загрязнений промышленных газов.
Как работает агрегат
Показатели высокой очистки газов от мелких частичек пыли достигаются за счет использования технологии мокрой очистки – самая
распространенная конструкция скруббера. Во время увеличения скорости потока вода разбивается на мельчайшие капли, которые впоследствии конденсируются на твердых частицах. В дальнейшем поток подается в расширитель, скорость движения потока значительно уменьшается, происходит процесс коагуляции. Тяжелые коагулянты осаждаются и попадают в специальный приемник, очищенные газы выводится из агрегата наружу или подаются в технологические трубопроводы для повторного использования в производственных целях.
Преимущества мокрых скрубберов
Смачивание и дальнейшее удаление твердых частиц осуществляется во время соприкосновения воды с твердыми частицами и стекания водяной пленки по стенкам агрегата, динамического контакта в завихрениях и комбинированным методом. Предварительная очистка загрязненных газов выполняется в полых или с насадкой скрубберах. К преимуществам устройства относятся следующие эксплуатационные характеристики:
Труба Вентури изготавливается из металла или пластика. Скруббер из полипропилена, предлагаемый нашей компанией, позволяет понижать сметную стоимость монтажных и пусконаладочных работ. Наиболее изнашиваемые зоны имеют надежную защиту сменными вставками из прочных легированных сталей. По мере износа вставки меняются, после обслуживания скруббер полностью сохраняет свои первоначальные технические характеристики. Назначение скруббера из пластика – тонкая чистка воздушных смесей.
Виды скрубберов
В зависимости от типа и количества загрязнителей промышленность использует несколько видов агрегатов. Каждый скруббер имеет свои технические показатели и отличается по конструкционным особенностям, функционирование скруббера осуществляется по различным схемам.
Полые скрубберы (форсуночные)
Наиболее простые агрегаты, имеют невысокое гидравлическое давление, что позволяет упростить конструкционную схему. Полые скрубберы могут быть прямоточными и противоточными, форсунки устанавливаются по центру или периметру аппарата. Диаметр форсунок выбирается в зависимости от размеров твердых загрязнителей. Скруббер представляет собой пустотелую или квадратную, как правило, вертикальную емкость, установленные в верхней части форсунки перекрывают водяными факелами всю площадь сечения. Загрязненный воздух подается в нижнюю часть агрегата и во время передвижения вверх очищается водяным туманом. Шламовая вода собирается в емкость для абсорбента и выводится для утилизации, дальнейшей очистки или переработки. Скорость газов подбирается с таким расчетом, чтобы капли воды с твердыми частицами не выводились наружу, а оседали в агрегате. Унос жидкости увеличивается пропорционально возрастанию воздушного потока.
Насадочные скрубберы
Внутри емкости дополнительно монтируются различные насадки, что повышает эффективность процесса очистки. Насадки используются лишь для улавливания смачиваемой пыли, могут иметь поперечное, прямоточное и противоточное орошение. За счет использования насадок на 40% уменьшается количество воды, используемое для очистки загрязненного воздуха, понижается рабочее гидравлическое давление. Насадки имеют формы кругов, плоских перегородок или спиралевидных колец, используются для увеличения контактной поверхности очищающей воды с загрязнителями, за счет чего обеспечивается большая контактная поверхность твердых частиц с водой. Это позволяет при низкой скорости движения воздушного потока гарантировать высокую степень очистки. Уменьшаются размеры установки, нет надобности монтировать на скруббер мощные насосы и вентиляторы.
Насадочные скрубберы применяются на больших коксохимических заводах, могут устанавливаться по 4–5 штук с последовательным подключением. Во время определения количества насадок принимается во внимание, что на кубометр очистки газа в час необходимо не менее 1,8 м 2 площади насадки. Устройство и схема подключения выполняются таким образом, чтобы была возможность отключения любого скруббера для профилактических или
ремонтных работ без остановки технологического процесса. Для повышения безопасности использования очистных сооружений переточные ящики соединяются между собой. Такая схема исключает перенаполение емкости во время проблем с выкачивающими насосами.
Пенные скрубберы
Загрязненные газы подаются на специальные решетки с отверстиями диаметром до 5 мм. При высокой скорости потока жидкость, размещаемая на решетках, переходит в пенообразное состояние и поглощает твердые частицы Ø ≥ 5 мкм. Пенный скруббер может освобождать газовоздушную смесь от аэрозолей полидисперсного состава, работает в режиме турбулентности при скорости воздушного потока всего 4–5 м/с. Пенные аппараты имеют эффективность улавливания частиц диаметром 5 мкм не менее 99%. Второе название такого агрегата тарельчатый скруббер.
Центробежные скрубберы
Газовые потоки равномерно смешиваются с орошаемой жидкостью и вращаются в корпусе агрегата. Центробежная сила отбрасывает более тяжелые смоченные твердые к стенкам, далее они стекают в приемники. Центробежные скрубберы самые простые и самые производительные агрегаты, степень очистки частиц диаметром более 30 мкм не менее 90%. Чем меньше размер загрязнителей, тем меньше эффективность их улавливания. Такой скруббер имеет гидравлическое сопротивление в пределах 400–850 Па.
Скрубберы Вентури
Принцип действия основан на особенностях трубы Вентури, в разрезе она напоминает песочные часы с узкой средней частью. В верхний конус подаются загрязненные газы и вода, в средней части поток значительно ускоряется, вода разбивается на мельчайшие капли и обволакивает твердые частицы. В нижней части (диффузоре) скорость движения уменьшается, частицы пыли склеиваются между собой и опускаются в специальный поддон. Чистый воздух скрубберы Вентури выбрасывают в атмосферу.
Труба Вентури дает возможность уменьшать скорость подачи загрязненного воздуха, необходимое ускорение потока происходит автоматически за счет особенностей профиля. Диаметры трубы в различных местах выбираются на основании расчетных данных.
Расчет скрубберов
Степень очистки загрязненного воздуха имеет прямую зависимость от площади контакта пыли и капель воды. Чем меньше капли воды, тем меньшего диаметра пыль они могут намочить, а впоследствии удалить из воздушного потока. Габаритные размеры и количество полок определяется в зависимости от процентного содержания твердых частиц в воздухе. Скрубберы Вентури рассчитываются по площади поперченного сечения устройству, скорости воздушного потока, диаметру форсунок и их количестве, расходу воды и сливному порогу. Расчет делается в несколько этапов.
Тепловые расчеты
Дополнительно при расчете скрубберов, очищающих горячие газы, необходимо знать количество тепла, отнимаемого у газовой смеси. От этих показателей зависит объем подаваемой воды, при этом принимаются во внимание стандартные нормы на скруббер. На кубической метр газовой смеси требуется не менее 40 дм3 воды при температуре +35°С. На основании расчетов проектировщики должны получить данные по размерам, расходу воды, гидравлическому сопротивлению и эффективности очистки. С учетом расчетов изготавливается скруббер из полипропилена.
Возможности компании
Наша компания реализует продукцию стандартных размеров, по желанию скруббер может проектироваться по эскизам заказчика. Для уточнения технического задания нужно связаться с ответственными сотрудниками, одновременно они окажут помощь в выборе оптимального варианта, скруббер будет точно соответствовать особенностям производственной технологии.
Известно, что Комитет по Защите Окружающей Среде (MEPC) к 1 январю 2020 года подтвердил, что содержание серы в судовом топливе – не меньше 0.5%. У судовладельцев два варианта к 2020 году – установить на судно газоочистители или использовать топливо с низким содержанием серы.
Новые поправки в MARPOL Annex VI о запрете использования топлива с количеством серы больше чем 0.5% подтверждены IMO. Эти требования будут в силе с 1 марта 2020 года. Напоминаю, пока что на судах используется HSO c 3.5% содержанием серы.
Что лучше Скрубберы или LS (0.5% серы) топливо
У судовладельцев сложный выбор. Нужно учесть несколько факторов: · Расходы топлива · Возраст судна · Сколько времени судно находится в море · Район плавания судна · Сколько свободного места есть на судне · Сколько свободной энергии для дополнительного оборудования есть на судне · Какой тип соглашения используется с чартером
Расход топлива
В первую очередь нужно учитывать это. Судовладелец большого судна с большим расходом топлива имеет пищу для размышления. Ведь ему надо рассчитать, сколько судно использует HS топлива в год, сколько это в деньгах, какое количество LS топлива понадобится в год и рассчитать разницу в деньгах. А потом уже думать выгодней ли будет поставить скруббер или лучше использовать LS топливо.
Возраст судна
Тоже не маловажный фактор. Смысл ставить дорогую систему, если в скором времени судно пойдет на гвозди? А сколько интересно судов в 2020 году пойдут на металлолом, потому что куда выгодней построить новое судно с уже установленной системой очистки выхлопных газов, чем содержать старое корыто по новым требованиям.
Район плавания
Выхлопные газы будут контролироваться только в портах и специальных районах ECA (Emission Control Areas). Значит большое судно, которое большую часть перехода находится вне этих районах, может использовать HS топливо, а значит, выгодней поставить скруббер или использовать гибридную систему.
Куда устанавливать газоочиститель
Каждое судно уникально. Пассажирские суда устанавливают в выхлопную трубу со всеми своими нюансами. Большие балкера и танкера могут без проблем установить как в выхлопную трубу, так и сделать пристройку к ней. На танкерах устанавливают большую часть оборудования на палубе, вместо машинного отделения.
Откуда взять мощность?
Новая система требует больше судовой энергии. С учетом того, что так же появились требования к балластной системе, то большинству судам не хватит мощности, из-за чего ставят дополнительный генератор. Дополнительный генератор – больший расход топлива, больше снабжения, больше обслуживания и больше обязанностей для экипажа. Везде свои прелести жизни.
А как же Чартер?
Для установки скруббера требуется время, около месяца. Месяц в доке это жирный минус судовладельцу и лишняя головная боль для чартера.
А если выбрать LS топливо
Для начала топливные танки, оборудования для обработки топлива и трубы должны быть осушены и очищены от HS топлива, чтобы оно не перемешалось. Представить сложно, сколько на это потребуется времени и сколько только по этой причине судно простоит у причала.
Изнашивание материалов
Сжигание дистиллятного топлива может привести к проблемам с топливными насосами из-за низкой вязкости дизеля, что приведет к чрезмерному изнашиванию и образованию царапин. Решение данной проблемы – новый тип смазочного масла. Интернет пишет, что двухтактный двигатель на LS мазуте должен быть смазан маслом с пониженным BN (15-40). Четырехтактный двигатель тоже должен использовать определенное смазочное масло. В любом случае надо связываться с производителем главного двигателя за рекомендациями о типе смазочного масла. Никакой интернет здесь вам не поможет. Могу лишь добавить еще, что многие производители двигателей предлагают заменить какие-то части топливной системы для предотвращения повышенного износа, но все это дополнительные деньги.
Старые двигателя
Из-за пониженной вязкости дистиллированного топлива с такими двигателями могут быть проблемы. Основная проблема – запуск двигателя. Конечно же решение данной проблемы – повышение вязкости морского дизеля установкой дополнительных охлаждающих устройств. Замена компонентов обойдется куда дешевле, чем установка целой системы по очистки выхлопных газов.
Доступность
Из-за повышенного спроса на LS топливо цена его возрастет. В этом плане, финансово, будут выигрывать суда со скрубберами.
А если выбрать Скрубберы
Разновидности
Рынок предлагает огромное количество газоочистителей мокрого действия, т.е. они используют забортную воду для очищения выхлопных газов (показано на картинке). Такие скрубберы разделяются по внешнему виду: с открытым и замкнутым циклом, гибридные, встроенные, пристроенного типа (U-type).
Скрубберы с открытым циклом
Подходят судам, оперирующим в открытых морях. Система берет воду с кингстонного ящика и качает ее через скруббер, очищая большую часть серы с выхлопных газов, а затем выливает воду за борт (в основном без загрязнения для окружающей среды).
Скрубберы с замкнутым циклом
Подходит судам, плавающим в районах ECA или часто заходящим в порты. Работа этой системы похожа, как и с открытым циклом, только вода не уходит за борт, а остается на судне. Позже в подходящем порту получаемый сладж сдается.
Гибридная система
Система подороже, которая совмещает в себе открытый и закрытый цикл, что удобнее и экономичнее, если смотреть в перспективное будущее.
Встроенные
Устанавливается в главный двигатель вместе с трубой выхлопных газов. Часто используется на пассажирских судах и контейнеровозах.
U-type
Газоочистители данного типа стали популярны, так как могут быть пристроены к выхлопной трубе и не требует ее перепланирования. Этот тип устанавливается быстрее, чем встроенный, так как установка спроектирована и создана заранее.
Установка
Судовладельцу придется пройти много этапов, перед тем как система скруббера будет установлена. Выбрать тип скруббера, производителя, что напрямую влияет на цену, доставку и время установки.
Полная установка скруббера открытого цикла на VLCC варьируется между 2.8-6 млн. долларов. А доставка всего оборудования занимает от 7 месяцев до 2х лет. Цена и время доставки возрастает из-за огромного количества заказов.
Сборка
Следующая проблема это найти судостроительный завод в нужном районе, с возможностями принять судно и собрать данную систему по выгодной цене и в кратчайшие сроки. Кратчайшие сроки для сборки этой системы 35-40 дней.
Подготовка
Сначала делают 3Д сканирование машинного отделения и трубы, потом с этими чертежами думают, где можно поставить систему в машинном отделении, какие трубы нужны, хватит ли места в кингстоном ящике (seachest) или нужно его увеличивать.
Доступность
Доступность судостроительных заводов из-за наплыва желающих установить газоочистители уже проблема. Не забываем, что еще IMO требует установить очистители балластных танков. Известно, что несколько Китайских заводов сообщили, что их график на 2019 год заполнен.
Эксплуатация
После установки система должна пройти ряд проверок и получить сертификат. Экипаж должен пройти дополнительные курсы. И кстати, не забываем, что у судомехаников появится больше работы, которую дополнительно никто не будет оплачивать.
Установили ли у вас скруббер? Поделитесь, как вам с ним работается. Какие проблемы вы уже обнаружили?
Карта кислотности поверхностных вод Мирового океана
